JPH11229074A - 高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼 - Google Patents
高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼Info
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- JPH11229074A JPH11229074A JP2792098A JP2792098A JPH11229074A JP H11229074 A JPH11229074 A JP H11229074A JP 2792098 A JP2792098 A JP 2792098A JP 2792098 A JP2792098 A JP 2792098A JP H11229074 A JPH11229074 A JP H11229074A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波焼入性に優れた黒鉛鋼を提供する。
【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．１０〜１．０％、Ｓ
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、
Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．００１〜０．５０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００２〜０．０
２％、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、平均粒
径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下の黒鉛を有す
る。
ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、
Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．００１〜０．５０％、Ａ
ｌ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００２〜０．０
２％、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、平均粒
径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下の黒鉛を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は切削あるいは鍛造、
引抜き等の冷間加工を行った後、高周波焼入れして使用
される機械構造用鋼に関わり、特に黒鉛粒径を微細化さ
せることにより高周波焼入性を向上させた黒鉛鋼に関わ
るものである。
引抜き等の冷間加工を行った後、高周波焼入れして使用
される機械構造用鋼に関わり、特に黒鉛粒径を微細化さ
せることにより高周波焼入性を向上させた黒鉛鋼に関わ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】中炭素鋼におけるフェライト＋パーライ
ト組織をフェライト＋黒鉛の２相組織にすることによ
り、その冷間鍛造性および切削性が向上することは日本
金属学会誌vol.５３（１９８９）Ｐ．２０６、日本金属
学会誌vol.５２（１９８８）Ｐ．１２８５の研究論文に
報告されている。また工業的にも特公昭６３−９５８０
号、特公昭５３−１５４５０号、特公昭５３−１５４５
１号、特公昭５３−４６７７４号、特公昭５３−５３６
７号、特公昭５４−１１７７３号、特開平２−１１８４
２号の各公報に開示されている。これらの従来技術で得
られる黒鉛粒径は、特公昭５３−４６７７４号公報で述
べられているように約３０μｍ程度と粗大であり、この
程度の黒鉛粒径では焼入れ加熱の際に黒鉛が未分解のま
ま残存し、あるいは炭素が均一に拡散せずマルテンサイ
トとフェライトの混在した組織になる問題点が残されて
いた。この欠点を解決するためには、黒鉛を微細に分散
させればよい。
ト組織をフェライト＋黒鉛の２相組織にすることによ
り、その冷間鍛造性および切削性が向上することは日本
金属学会誌vol.５３（１９８９）Ｐ．２０６、日本金属
学会誌vol.５２（１９８８）Ｐ．１２８５の研究論文に
報告されている。また工業的にも特公昭６３−９５８０
号、特公昭５３−１５４５０号、特公昭５３−１５４５
１号、特公昭５３−４６７７４号、特公昭５３−５３６
７号、特公昭５４−１１７７３号、特開平２−１１８４
２号の各公報に開示されている。これらの従来技術で得
られる黒鉛粒径は、特公昭５３−４６７７４号公報で述
べられているように約３０μｍ程度と粗大であり、この
程度の黒鉛粒径では焼入れ加熱の際に黒鉛が未分解のま
ま残存し、あるいは炭素が均一に拡散せずマルテンサイ
トとフェライトの混在した組織になる問題点が残されて
いた。この欠点を解決するためには、黒鉛を微細に分散
させればよい。
【０００３】特開平２−１１１８４２号公報では黒鉛微
細化の具体的な方法として、ＢＮを黒鉛の析出核として
利用すること、酸素含有量を３０ppm 以下にすることが
有効であることが開示されている。しかし、この方法で
はＢＮの分散状態が制御されていないため、得られる黒
鉛の平均粒径は約５〜１０μｍ程度と微細化されている
ものの、２０μｍ以上の粗大な黒鉛が含まれ、かつ黒鉛
間の最大距離は２００μｍ程度もあり、黒鉛の分散は不
均一である。そのため高周波加熱焼入れのような加熱保
持時間が数秒と短い場合には、粗大黒鉛が分解せず残存
したり、炭素の拡散が不十分となり、均一なオーステナ
イト組織になりにくい。この結果、焼入焼戻し後に焼戻
しマルテンサイトとフェライトの混合組織となり、均一
な硬度分布を得ることができない問題が残されていた。
細化の具体的な方法として、ＢＮを黒鉛の析出核として
利用すること、酸素含有量を３０ppm 以下にすることが
有効であることが開示されている。しかし、この方法で
はＢＮの分散状態が制御されていないため、得られる黒
鉛の平均粒径は約５〜１０μｍ程度と微細化されている
ものの、２０μｍ以上の粗大な黒鉛が含まれ、かつ黒鉛
間の最大距離は２００μｍ程度もあり、黒鉛の分散は不
均一である。そのため高周波加熱焼入れのような加熱保
持時間が数秒と短い場合には、粗大黒鉛が分解せず残存
したり、炭素の拡散が不十分となり、均一なオーステナ
イト組織になりにくい。この結果、焼入焼戻し後に焼戻
しマルテンサイトとフェライトの混合組織となり、均一
な硬度分布を得ることができない問題が残されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するため案出されたものであり、黒鉛の形状と分
布、及びフェライト粒径に改良を加えることにより、高
周波焼入性を向上させた黒鉛鋼を提供するものである。
を解決するため案出されたものであり、黒鉛の形状と分
布、及びフェライト粒径に改良を加えることにより、高
周波焼入性を向上させた黒鉛鋼を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは種々検討を
重ねた結果、黒鉛鋼の高周波焼入れ性を向上させるため
には、黒鉛の平均粒径を７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ
以下とすること、あるいはそれに加えて、最大粒径を１
５．０μｍ以下とすること、黒鉛間の最大距離を１５０
μｍ以下とすること、フェライトの粒度番号を３番以上
にすることで、焼入れ加熱時間が数秒程度の短時間でも
均一な硬度分布を実現することが可能であることを見出
した。
重ねた結果、黒鉛鋼の高周波焼入れ性を向上させるため
には、黒鉛の平均粒径を７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ
以下とすること、あるいはそれに加えて、最大粒径を１
５．０μｍ以下とすること、黒鉛間の最大距離を１５０
μｍ以下とすること、フェライトの粒度番号を３番以上
にすることで、焼入れ加熱時間が数秒程度の短時間でも
均一な硬度分布を実現することが可能であることを見出
した。
【０００６】一般に、炭素が黒鉛の形態で存在する場合
には、鉄−黒鉛系が安定系であること、黒鉛間の距離が
セメンタイト間の距離と比較し大きいことから、セメン
タイトの形態で存在する場合に比べ、分解時間が増大
し、均一なオーステナイト組織になりにくい。さらに、
黒鉛鋼はセメンタイトによるピニング効果が期待できな
いため、フェライト粒径は通常の機械構造用炭素鋼と比
較し粗大である。
には、鉄−黒鉛系が安定系であること、黒鉛間の距離が
セメンタイト間の距離と比較し大きいことから、セメン
タイトの形態で存在する場合に比べ、分解時間が増大
し、均一なオーステナイト組織になりにくい。さらに、
黒鉛鋼はセメンタイトによるピニング効果が期待できな
いため、フェライト粒径は通常の機械構造用炭素鋼と比
較し粗大である。
【０００７】しかしながら、本発明鋼のように黒鉛の平
均粒径、最大粒径及び黒鉛間最大距離を小さくした場
合、あるいはそれに加えてフェライト結晶粒を細粒化し
た場合には、短時間のオーステナイト化処理で黒鉛は均
一に分解し、焼入れ処理後には均一なマルテンサイト組
織を得ることが可能となる。理由は、黒鉛粒径が小さい
場合には界面張力の効果により、黒鉛中の炭素の自由エ
ネルギーは増大し、地鉄中への溶解度が大きくなるため
と推定される。この結果、細粒黒鉛は不安定となり分解
が促進する。さらに、フェライト粒径を細粒にすると、
オーステナイトの核生成サイトの数が多くなり、細粒オ
ーステナイトを得ることができる。その結果、オーステ
ナイト結晶粒界を経路にした炭素の拡散が促進し、炭素
は地鉄中に均一に分配しやすくなる。また、黒鉛間の最
大距離が小さい場合には、加熱温度８５０℃〜１０００
℃、加熱時間３秒程度の通常の高周波焼入れ条件でも、
炭素の拡散距離が黒鉛間距離と比べ十分に大きいことか
ら、炭素が地鉄中に均等に拡散し、均一なオーステナイ
ト組織が得られるためと考えられる。
均粒径、最大粒径及び黒鉛間最大距離を小さくした場
合、あるいはそれに加えてフェライト結晶粒を細粒化し
た場合には、短時間のオーステナイト化処理で黒鉛は均
一に分解し、焼入れ処理後には均一なマルテンサイト組
織を得ることが可能となる。理由は、黒鉛粒径が小さい
場合には界面張力の効果により、黒鉛中の炭素の自由エ
ネルギーは増大し、地鉄中への溶解度が大きくなるため
と推定される。この結果、細粒黒鉛は不安定となり分解
が促進する。さらに、フェライト粒径を細粒にすると、
オーステナイトの核生成サイトの数が多くなり、細粒オ
ーステナイトを得ることができる。その結果、オーステ
ナイト結晶粒界を経路にした炭素の拡散が促進し、炭素
は地鉄中に均一に分配しやすくなる。また、黒鉛間の最
大距離が小さい場合には、加熱温度８５０℃〜１０００
℃、加熱時間３秒程度の通常の高周波焼入れ条件でも、
炭素の拡散距離が黒鉛間距離と比べ十分に大きいことか
ら、炭素が地鉄中に均等に拡散し、均一なオーステナイ
ト組織が得られるためと考えられる。
【０００８】従って、黒鉛の平均粒径、あるいはそれに
加えて最大粒径が微細であり、黒鉛間の最大距離が小さ
く、フェライト粒径が細粒である本発明鋼は、高周波加
熱のように加熱保持時間が短い場合でも、マルテンサイ
トとフェライトの混合組織の生成が防止されるか、ある
いは未溶解の黒鉛が残存することはなく、均一な硬度分
布を得ることが可能となる。
加えて最大粒径が微細であり、黒鉛間の最大距離が小さ
く、フェライト粒径が細粒である本発明鋼は、高周波加
熱のように加熱保持時間が短い場合でも、マルテンサイ
トとフェライトの混合組織の生成が防止されるか、ある
いは未溶解の黒鉛が残存することはなく、均一な硬度分
布を得ることが可能となる。
【０００９】本発明者らはこのような知見に基づいて、
従来困難であった黒鉛鋼の均一オーステナイト化を実現
し、高周波焼入性に優れた黒鉛鋼を実現したものであ
る。その要旨は以下の通りである。すなわち、 （１）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
ることを特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （２）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であることを特徴
とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （３）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ黒鉛間の最大距離が１５０μｍ以下であること
を特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （４）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であり、かつ黒鉛
間の最大距離が１５０μｍ以下であることを特徴とする
高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （５）重量％で、 （Ａ）Ｍｏ：０．０１〜０．５％、 Ｃｒ：０．０１〜０．７％、 Ｎｉ：０．０５〜３．０％、 Ｃｏ：０．０５〜３．０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％ Ｂ ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｂ）Ｔｉ：０．００１〜０．１％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８％、 Ｖ ：０．０５〜０．２０％、 Ｚｒ：０．０５〜０．２０％、 Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｃ）Ｐｂ：０．０１〜０．３５％、 Ｂｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｔｅ：０．００２〜０．０２％、 Ｓｅ：０．００２〜０．０２％ Ｃａ：０．０００１〜０．００５％ の１種または２種以上からなる（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の群の１群または２群以上をさらに含有することを特徴
とする（１）ないし（４）記載の高周波焼入れ性に優れ
た黒鉛鋼。 （６）フェライト粒度番号が３番以上であることを特徴
とする、（１）ないし（５）記載の高周波焼入れ性に優
れた黒鉛鋼。である。
従来困難であった黒鉛鋼の均一オーステナイト化を実現
し、高周波焼入性に優れた黒鉛鋼を実現したものであ
る。その要旨は以下の通りである。すなわち、 （１）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
ることを特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （２）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であることを特徴
とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （３）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ黒鉛間の最大距離が１５０μｍ以下であること
を特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （４）重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であり、かつ黒鉛
間の最大距離が１５０μｍ以下であることを特徴とする
高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 （５）重量％で、 （Ａ）Ｍｏ：０．０１〜０．５％、 Ｃｒ：０．０１〜０．７％、 Ｎｉ：０．０５〜３．０％、 Ｃｏ：０．０５〜３．０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％ Ｂ ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｂ）Ｔｉ：０．００１〜０．１％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８％、 Ｖ ：０．０５〜０．２０％、 Ｚｒ：０．０５〜０．２０％、 Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｃ）Ｐｂ：０．０１〜０．３５％、 Ｂｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｔｅ：０．００２〜０．０２％、 Ｓｅ：０．００２〜０．０２％ Ｃａ：０．０００１〜０．００５％ の１種または２種以上からなる（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の群の１群または２群以上をさらに含有することを特徴
とする（１）ないし（４）記載の高周波焼入れ性に優れ
た黒鉛鋼。 （６）フェライト粒度番号が３番以上であることを特徴
とする、（１）ないし（５）記載の高周波焼入れ性に優
れた黒鉛鋼。である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の化学成分の限定理由を以
下に示す。Ｃは黒鉛を生成し工具寿命を向上させるとと
もに、焼入れ後の強度を確保するため必要不可欠の元素
である。工具寿命改善に必要な黒鉛量、あるいは焼入れ
後の強度を十分確保するため、その下限値を０．１％と
した。上限は冷間加工後の熱処理における焼き割れを防
止するために１．０％とした。
下に示す。Ｃは黒鉛を生成し工具寿命を向上させるとと
もに、焼入れ後の強度を確保するため必要不可欠の元素
である。工具寿命改善に必要な黒鉛量、あるいは焼入れ
後の強度を十分確保するため、その下限値を０．１％と
した。上限は冷間加工後の熱処理における焼き割れを防
止するために１．０％とした。
【００１１】Ｓｉは鋼中の炭素原子との結合力が小さ
く、黒鉛化を促進する有力な元素の一つである。焼鈍処
理により十分な黒鉛を析出させて高い黒鉛化率とするた
めにはＳｉを添加することが必要であり、その下限値は
０．１％である。ただし、Ｓｉ含有量が増大するとフェ
ライト層が固溶硬化し冷間加工性の劣化を招くので、上
限値を２．０％とした。
く、黒鉛化を促進する有力な元素の一つである。焼鈍処
理により十分な黒鉛を析出させて高い黒鉛化率とするた
めにはＳｉを添加することが必要であり、その下限値は
０．１％である。ただし、Ｓｉ含有量が増大するとフェ
ライト層が固溶硬化し冷間加工性の劣化を招くので、上
限値を２．０％とした。
【００１２】ＭｎはＳと結合してＭｎＳ介在物として存
在し、黒鉛あるいはＢＮの生成サイトとなることから必
要な元素である。十分な生成サイトを確保するため、そ
の下限値を０．１０％とした。ただしＭｎ量が大きくな
ると黒鉛化を著しく阻害するので上限値は１．５０％と
した。
在し、黒鉛あるいはＢＮの生成サイトとなることから必
要な元素である。十分な生成サイトを確保するため、そ
の下限値を０．１０％とした。ただしＭｎ量が大きくな
ると黒鉛化を著しく阻害するので上限値は１．５０％と
した。
【００１３】Ｐは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起こし靭
性劣化の原因となるので、その上限値を０．２％とし
た。
性劣化の原因となるので、その上限値を０．２％とし
た。
【００１４】ＳはＭｎあるいはＣｕ、Ｍｇ等の合金元素
と反応して硫化物として存在する。これらの硫化物は、
黒鉛あるいはＢＮの核生成サイトとして有効である。た
だし０．００１％未満では黒鉛あるいはＢＮの核生成サ
イトとしての効果が現れないことから下限値を０．００
１％とした。また、Ｓ量が多すぎると冷間加工性を劣化
させるため上限値を０．５％とした。
と反応して硫化物として存在する。これらの硫化物は、
黒鉛あるいはＢＮの核生成サイトとして有効である。た
だし０．００１％未満では黒鉛あるいはＢＮの核生成サ
イトとしての効果が現れないことから下限値を０．００
１％とした。また、Ｓ量が多すぎると冷間加工性を劣化
させるため上限値を０．５％とした。
【００１５】ＡｌはＡｌＮを形成し、ピニング粒子とし
て機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する効果があ
り、破壊靱性値を向上させる。０．００１％未満では、
結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．１％を越えて添
加すると逆に靱性が劣化するため、下限を０．００１
％、上限を０．１％とした。
て機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する効果があ
り、破壊靱性値を向上させる。０．００１％未満では、
結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．１％を越えて添
加すると逆に靱性が劣化するため、下限を０．００１
％、上限を０．１％とした。
【００１６】ＮはＡｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ等の合金
元素と結合しピニング粒子を形成し、γ粒径を細粒化し
て破壊靱性値を高めるとともに、Ｂと結合してＢＮを生
成し黒鉛の析出核となる。０．０００１％〜０．０１％
のＢをＢＮにするために、０．０００２％〜０．０２％
が必要である。
元素と結合しピニング粒子を形成し、γ粒径を細粒化し
て破壊靱性値を高めるとともに、Ｂと結合してＢＮを生
成し黒鉛の析出核となる。０．０００１％〜０．０１％
のＢをＢＮにするために、０．０００２％〜０．０２％
が必要である。
【００１７】次に、本発明の請求項５の成分限定理由に
ついて述べる。これらの元素は必要に応じて１種または
２種以上添加される。Ｍｏは焼入性を確保するために添
加される。焼入性の効果を十分得るために、添加量の下
限値を０．０１％とした。また０．５％を超えて添加す
るとフェライト地の硬さが上昇し冷間加工性が損なわれ
るため上限値を０．５％とした。
ついて述べる。これらの元素は必要に応じて１種または
２種以上添加される。Ｍｏは焼入性を確保するために添
加される。焼入性の効果を十分得るために、添加量の下
限値を０．０１％とした。また０．５％を超えて添加す
るとフェライト地の硬さが上昇し冷間加工性が損なわれ
るため上限値を０．５％とした。
【００１８】Ｃｒは焼入性を確保するために添加され
る。焼入性の効果を十分得るために、添加量の下限値を
０．０１％とした。また０．７％を越えて添加すると著
しく黒鉛化を阻害するため、上限値を０．７％とした。
る。焼入性の効果を十分得るために、添加量の下限値を
０．０１％とした。また０．７％を越えて添加すると著
しく黒鉛化を阻害するため、上限値を０．７％とした。
【００１９】Ｎｉ，Ｃｏ、Ｃｕは炭素原子との結合力が
小さく、セメンタイトを不安定化させ、黒鉛化を促進さ
せるとともに、焼入性を高め、強度を確保するのに効果
的である。いずれの元素も０．０５％未満では上記効果
が不十分であり、また３．０％を越えて添加しても効果
は飽和するともに経済的に極めて不利となるため、下限
を０．０５％とし、上限を３．０％とした。
小さく、セメンタイトを不安定化させ、黒鉛化を促進さ
せるとともに、焼入性を高め、強度を確保するのに効果
的である。いずれの元素も０．０５％未満では上記効果
が不十分であり、また３．０％を越えて添加しても効果
は飽和するともに経済的に極めて不利となるため、下限
を０．０５％とし、上限を３．０％とした。
【００２０】Ｂは焼入性を高めるとともに、Ｎと結合し
てＢＮを生成し黒鉛の析出サイトとして機能する。この
ため黒鉛微細化に有効である。微細化効果を得るには
０．０００１％以上を添加しなければならない。ただし
０．０１％以上添加するとＢ化合物が粒界に析出し破壊
靱性を著しく劣化させるため上限値を０．０１％とし
た。
てＢＮを生成し黒鉛の析出サイトとして機能する。この
ため黒鉛微細化に有効である。微細化効果を得るには
０．０００１％以上を添加しなければならない。ただし
０．０１％以上添加するとＢ化合物が粒界に析出し破壊
靱性を著しく劣化させるため上限値を０．０１％とし
た。
【００２１】ＴｉはＴｉＮあるいはＴｉＣを形成し、ピ
ニング粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑
制する効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．００
１％以上では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．
１％を越えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限を
０．００１％、上限を０．１％とした。
ニング粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑
制する効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．００
１％以上では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．
１％を越えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限を
０．００１％、上限を０．１％とした。
【００２２】ＮｂはＮｂＣあるいはＮｂＮを形成し、ピ
ニング粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑
制する効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．００
５％以上では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．
０８％を越えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限
を０．００５％、上限を０．０８％とした。
ニング粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑
制する効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．００
５％以上では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．
０８％を越えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限
を０．００５％、上限を０．０８％とした。
【００２３】ＶはＶＣあるいはＶＮを形成し、ピニング
粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する
効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．０５％以上
では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．２％を越
えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限を０．０５
％、上限を０．２％とした。
粒子として機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する
効果があり、破壊靱性値を向上させる。０．０５％以上
では、結晶粒細粒化の効果は小さく、また０．２％を越
えて添加すると逆に靱性が劣化するため下限を０．０５
％、上限を０．２％とした。
【００２４】ＺｒはＺｒＮを形成し、ピニング粒子とし
て機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する効果があ
り、破壊靱性値を向上させる。０．０５％以上では、結
晶粒細粒化の効果は小さく、また０．２％を越えて添加
すると逆に靱性が劣化するため下限を０．０５％、上限
を０．２％とした。
て機能し、オーステナイト粒の成長を抑制する効果があ
り、破壊靱性値を向上させる。０．０５％以上では、結
晶粒細粒化の効果は小さく、また０．２％を越えて添加
すると逆に靱性が劣化するため下限を０．０５％、上限
を０．２％とした。
【００２５】Ｍｇは酸化物あるいは硫化物等の介在物を
形成させる。このＭｇ系介在物は鋼中に均一に分散し、
ピニング粒子となりオーステナイト粒径を細粒化し破壊
靱性値を向上させるとともに、黒鉛あるいはＢＮの核生
成サイトを与え黒鉛を均一微細分散させる。０．０００
１％未満では黒鉛の微細化効果は得られず、また０．０
１％以上添加すると、黒鉛の微細化効果は飽和する。
形成させる。このＭｇ系介在物は鋼中に均一に分散し、
ピニング粒子となりオーステナイト粒径を細粒化し破壊
靱性値を向上させるとともに、黒鉛あるいはＢＮの核生
成サイトを与え黒鉛を均一微細分散させる。０．０００
１％未満では黒鉛の微細化効果は得られず、また０．０
１％以上添加すると、黒鉛の微細化効果は飽和する。
【００２６】Ｐｂ、Ｂｉは工具と被削材の界面において
凝着を抑制する作用があるので、切削仕上げ面粗さを顕
著に改善する。０．０１％未満では効果が小さく、０．
３５％を越えると熱間加工性が低下するとともに、黒鉛
化を著しく阻害するので、上限を０．３５％、下限を
０．０１％とした。
凝着を抑制する作用があるので、切削仕上げ面粗さを顕
著に改善する。０．０１％未満では効果が小さく、０．
３５％を越えると熱間加工性が低下するとともに、黒鉛
化を著しく阻害するので、上限を０．３５％、下限を
０．０１％とした。
【００２７】Ｔｅ、ＳｅもＰｂ、Ｂｉ同様に切削仕上げ
面を改善する効果がある。０．００２％未満では効果が
小さく、０．０２％を越えると熱間加工性が低下するの
で、上限を０．０２％、下限を０．００２％とした。
面を改善する効果がある。０．００２％未満では効果が
小さく、０．０２％を越えると熱間加工性が低下するの
で、上限を０．０２％、下限を０．００２％とした。
【００２８】Ｃａも同様に切削仕上げ面粗さを改善する
効果がある。０．０００１％未満では効果が小さく、
０．００５％を越えると粗大な酸化物を形成し疲労強度
が劣化するため、上限を０．００５％、下限を０．００
０１％とした。
効果がある。０．０００１％未満では効果が小さく、
０．００５％を越えると粗大な酸化物を形成し疲労強度
が劣化するため、上限を０．００５％、下限を０．００
０１％とした。
【００２９】次に、高周波焼入れ性を向上させるために
重要な黒鉛の平均粒径、最大粒径、黒鉛間の平均距離及
びフェライト粒度番号の限定理由について説明する。黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍを越える
と、高周波焼入焼戻し後に未溶解の黒鉛が残存し、ある
いは均一なマルテンサイト組織が得られないため、平均
粒径の上限を７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍとした。望
ましくは５．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下が好ましい
条件である。
重要な黒鉛の平均粒径、最大粒径、黒鉛間の平均距離及
びフェライト粒度番号の限定理由について説明する。黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍを越える
と、高周波焼入焼戻し後に未溶解の黒鉛が残存し、ある
いは均一なマルテンサイト組織が得られないため、平均
粒径の上限を７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍとした。望
ましくは５．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下が好ましい
条件である。
【００３０】黒鉛の最大粒径が１５μｍを越えると、高
周波焼入後に未溶解の黒鉛が残存し、硬度分布が不均一
となるため、最大粒径は１５μｍとした。望ましくは
８．０μｍ以下がよい。
周波焼入後に未溶解の黒鉛が残存し、硬度分布が不均一
となるため、最大粒径は１５μｍとした。望ましくは
８．０μｍ以下がよい。
【００３１】黒鉛間の最大距離が１５０μｍを越える
と、高周波焼入後にマルテンサイトとフェライトが混在
した組織となり、硬度分布が不均一となるため、黒鉛間
の最大距離は１５０μｍとした。望ましくは８０μｍ以
下がよい。
と、高周波焼入後にマルテンサイトとフェライトが混在
した組織となり、硬度分布が不均一となるため、黒鉛間
の最大距離は１５０μｍとした。望ましくは８０μｍ以
下がよい。
【００３２】さらに、フェライト粒度番号が３番より小
さくなると、高周波焼入れ後に均一なマルテンサイト組
織が得られないため、下限を３番とした。望ましくは４
番以上がよい。
さくなると、高周波焼入れ後に均一なマルテンサイト組
織が得られないため、下限を３番とした。望ましくは４
番以上がよい。
【００３３】本発明鋼の製造方法は特に限定するもので
はないが、マルテンサイト、焼戻しマルテンサイト、あ
るいはベイナイト、パーライト、もしくはこれらの混合
組織とした後に、６５０℃〜７２０℃の黒鉛化焼鈍を行
うことが好ましい条件である。
はないが、マルテンサイト、焼戻しマルテンサイト、あ
るいはベイナイト、パーライト、もしくはこれらの混合
組織とした後に、６５０℃〜７２０℃の黒鉛化焼鈍を行
うことが好ましい条件である。
【００３４】
【実施例】以下に本発明の効果を実施例によりさらに具
体的に示す。表１に供試鋼の化学成分、表２に製造方
法、黒鉛化率、フェライト粒度番号、黒鉛化焼鈍後の黒
鉛平均粒径、黒鉛最大粒径、黒鉛化後に高周波焼入れ焼
戻した場合の最大硬度と最小硬度の差及びフェライトの
有無を示す。実施例の製造条件は、分塊圧延後の鋼塊を
指定温度に加熱し熱間圧延を行い、熱延ラインの延長線
上に設置した水冷装置により全表面に冷却水を均一に散
水、あるいは圧延後放冷することにより冷却した。表２
の製造条件の欄には圧延抽出温度、圧延後の冷却条件を
示した。圧延後に焼鈍炉にて６８０〜７２０℃で黒鉛化
処理を行なった。黒鉛化率は次式により算出した。（鋼
中黒鉛含有量／鋼の炭素含有量）×１００（％）
体的に示す。表１に供試鋼の化学成分、表２に製造方
法、黒鉛化率、フェライト粒度番号、黒鉛化焼鈍後の黒
鉛平均粒径、黒鉛最大粒径、黒鉛化後に高周波焼入れ焼
戻した場合の最大硬度と最小硬度の差及びフェライトの
有無を示す。実施例の製造条件は、分塊圧延後の鋼塊を
指定温度に加熱し熱間圧延を行い、熱延ラインの延長線
上に設置した水冷装置により全表面に冷却水を均一に散
水、あるいは圧延後放冷することにより冷却した。表２
の製造条件の欄には圧延抽出温度、圧延後の冷却条件を
示した。圧延後に焼鈍炉にて６８０〜７２０℃で黒鉛化
処理を行なった。黒鉛化率は次式により算出した。（鋼
中黒鉛含有量／鋼の炭素含有量）×１００（％）
【００３５】鋼の炭素含有量および黒鉛含有量は化学分
析により定量した。フェライト粒度番号はＪＩＳ標準図
比較法で求めた。黒鉛の平均粒径及び最大粒径は黒鉛粒
子に電子線を照射して、反射電子線の強度を２値化して
画像解析システムを利用して測定した。１視野の面積は
１００μｍ×１００μｍで棒鋼のＣ断面から任意に選ん
だ２５視野測定した。測定総面積は０．２５mm2 であ
る。黒鉛間の最大距離は光学顕微鏡写真上に黒鉛が存在
しない領域のみを含む円弧を描き、その直径の最大値を
黒鉛間の最大距離とした。１視野の面積は０．５mm×
０．５mmで棒鋼のＣ断面より選んだ任意の１０視野で測
定した。高周波焼入れは、黒鉛析出状態の棒鋼を直径３
０mmに旋削した丸棒を用いて、１０００℃で３秒間の加
熱条件で行った。その後、丸棒表層から１〜３mmの範囲
を円周方向に硬さ試験と光学顕微鏡観察を行った。円周
方向の硬度差が１００（Hv）以上ある場合、もしくはフ
ェライトが存在する場合は高周波焼入れ性が不良と判定
した。
析により定量した。フェライト粒度番号はＪＩＳ標準図
比較法で求めた。黒鉛の平均粒径及び最大粒径は黒鉛粒
子に電子線を照射して、反射電子線の強度を２値化して
画像解析システムを利用して測定した。１視野の面積は
１００μｍ×１００μｍで棒鋼のＣ断面から任意に選ん
だ２５視野測定した。測定総面積は０．２５mm2 であ
る。黒鉛間の最大距離は光学顕微鏡写真上に黒鉛が存在
しない領域のみを含む円弧を描き、その直径の最大値を
黒鉛間の最大距離とした。１視野の面積は０．５mm×
０．５mmで棒鋼のＣ断面より選んだ任意の１０視野で測
定した。高周波焼入れは、黒鉛析出状態の棒鋼を直径３
０mmに旋削した丸棒を用いて、１０００℃で３秒間の加
熱条件で行った。その後、丸棒表層から１〜３mmの範囲
を円周方向に硬さ試験と光学顕微鏡観察を行った。円周
方向の硬度差が１００（Hv）以上ある場合、もしくはフ
ェライトが存在する場合は高周波焼入れ性が不良と判定
した。
【００３６】表２に示したように、本発明鋼の請求範囲
を満足する鋼１〜１８は、最大硬度と最小硬度の差が１
００Hv以下であり、かつ表層１〜３mmの範囲で円周方向
にフェライトは存在せず、高周波焼入れ性が良好であっ
たのに対し、成分及び黒鉛分散状態が請求範囲を外れる
鋼１９〜２２は、硬度差が２５０Hv以上であり、均一な
硬度分布が得られていない。高周波焼入性は鋼１〜１８
では、比較例の鋼１９〜２２と比べ著しく良好であり、
本発明鋼は高周波焼入性に優れていることがわかる。
を満足する鋼１〜１８は、最大硬度と最小硬度の差が１
００Hv以下であり、かつ表層１〜３mmの範囲で円周方向
にフェライトは存在せず、高周波焼入れ性が良好であっ
たのに対し、成分及び黒鉛分散状態が請求範囲を外れる
鋼１９〜２２は、硬度差が２５０Hv以上であり、均一な
硬度分布が得られていない。高周波焼入性は鋼１〜１８
では、比較例の鋼１９〜２２と比べ著しく良好であり、
本発明鋼は高周波焼入性に優れていることがわかる。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【表４】
【００４１】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明によれば、高周波焼入れ特性の優れた黒鉛鋼を提供す
ることが可能であり、産業上の効果は極めて顕著なるも
のがある。
明によれば、高周波焼入れ特性の優れた黒鉛鋼を提供す
ることが可能であり、産業上の効果は極めて顕著なるも
のがある。
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
ることを特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であることを特徴
とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ黒鉛間の最大距離が１５０μｍ以下であること
を特徴とする高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 - 【請求項４】 重量％で、 Ｃ ：０．１０〜１．０％、 Ｓｉ：０．１〜２．０％、 Ｍｎ：０．１０〜１．５０％、 Ｐ ：０．２％以下、 Ｓ ：０．００１〜０．５０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｎ ：０．０００２〜０．０２％、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成り、黒
鉛の平均粒径が７．０×（Ｃ（％））1/3 μｍ以下であ
り、かつ最大粒径が１５．０μｍ以下であり、かつ黒鉛
間の最大距離が１５０μｍ以下であることを特徴とする
高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。 - 【請求項５】 重量％で、 （Ａ）Ｍｏ：０．０１〜０．５％、 Ｃｒ：０．０１〜０．７％、 Ｎｉ：０．０５〜３．０％、 Ｃｏ：０．０５〜３．０％、 Ｃｕ：０．０５〜３．０％ Ｂ ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｂ）Ｔｉ：０．００１〜０．１％、 Ｎｂ：０．００５〜０．０８％、 Ｖ ：０．０５〜０．２０％、 Ｚｒ：０．０５〜０．２０％、 Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％ の１種または２種以上、あるいは （Ｃ）Ｐｂ：０．０１〜０．３５％、 Ｂｉ：０．０１〜０．３５％、 Ｔｅ：０．００２〜０．０２％、 Ｓｅ：０．００２〜０．０２％ Ｃａ：０．０００１〜０．００５％ の１種または２種以上からなる（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の群の１群または２群以上をさらに含有することを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の高周波焼
入れ性に優れた黒鉛鋼。 - 【請求項６】 フェライト粒度番号が３番以上であるこ
とを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項記載
の高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792098A JPH11229074A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792098A JPH11229074A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229074A true JPH11229074A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12234332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2792098A Withdrawn JPH11229074A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 高周波焼入れ性に優れた黒鉛鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229074A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270757A1 (en) * | 2000-02-10 | 2003-01-02 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Machine structural steel being free of lead, excellent in machinability and reduced in strength anisotropy |
| KR100439686B1 (ko) * | 2001-11-05 | 2004-07-12 | 주식회사프로컴시스템 | 전력계통상태감시장치 |
| EP3050993A4 (en) * | 2013-09-26 | 2017-04-19 | Peking University Founder Group Co., Ltd | Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor |
| KR20190075512A (ko) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | 주식회사 포스코 | 흑연화 열처리용 강재 및 피삭성이 향상된 흑연강 |
| CN110029263A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-19 | 南京钢铁股份有限公司 | 含硫含铝钢生产的工艺方法 |
| EP3964599A4 (en) * | 2020-01-22 | 2022-08-31 | Posco | WIREBAR FOR GRAPHITIZING HEAT TREATMENT, GRAPHITE STEEL AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP2792098A patent/JPH11229074A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270757A1 (en) * | 2000-02-10 | 2003-01-02 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Machine structural steel being free of lead, excellent in machinability and reduced in strength anisotropy |
| EP1270757A4 (en) * | 2000-02-10 | 2004-11-10 | Sanyo Special Steel Co Ltd | LEAD-FREE MACHINE STEEL WITH EXCELLENT WORKABILITY AND REDUCED ANISOTROPY OF STRENGTH |
| US7195736B1 (en) | 2000-02-10 | 2007-03-27 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Lead-free steel for machine structural use with excellent machinability and low strength anisotropy |
| US7445680B2 (en) | 2000-02-10 | 2008-11-04 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Lead-free steel for machine structural use with excellent machinability and low strength anisotropy |
| KR100439686B1 (ko) * | 2001-11-05 | 2004-07-12 | 주식회사프로컴시스템 | 전력계통상태감시장치 |
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| KR20190075512A (ko) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | 주식회사 포스코 | 흑연화 열처리용 강재 및 피삭성이 향상된 흑연강 |
| CN110029263A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-19 | 南京钢铁股份有限公司 | 含硫含铝钢生产的工艺方法 |
| EP3964599A4 (en) * | 2020-01-22 | 2022-08-31 | Posco | WIREBAR FOR GRAPHITIZING HEAT TREATMENT, GRAPHITE STEEL AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |